DE4133805C2 - Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Abwasser­ reinigung mittels Belebtschlamm einschl. der biologischen Eli­ mination von Stickstoffverbindungen und Phosphat mit geregelten, sich periodisch wiederholenden, nicht gleichzeitig ablaufenden oxischen, anoxischen und anaeroben Prozeßphasen, wobei die Re­ gelung dieser Prozeßphasen in Abhängigkeit von gemessenen Trü­ bungswerten der Klarwasserfraktion des Abwasser-Belebtschlamm­ gemisches aus dem Belebtschlammbecken dadurch vorgenommen wird, daß zwischen zwei auf einem Grenzwertgeber eingestellten Trü­ bungsgrenzwerten "MAXIMUM" und "MINIMUM" der Betrieb von Ge­ bläsen zum Eintragen von Luft in das Abwasser-Belebtschlammge­ misch so gesteuert wird, daß die drei Prozeßphasen in der rich­ tigen Reihenfolge ablaufen.

Bei dem Verfahren nach der DE-PS 30 11 247 werden auf der Grundlage der Trübungsmessung in einer Klarwasserfraktion des Abwasser-Belebtschlammgemisches aus einem einzigen Belebungs­ becken die Prozeßphasen oxisch, anoxisch und anaerob gere­ gelt. Hierzu werden bei einem Trübungsgrenzwert "MAX" die Be­ lüftung eingeschaltet und bei einem Trübungsgrenzwert "MIN" die Belüftung abgeschaltet. Durch diesen Regelvorgang werden unter dem Begriff "weitergehende Abwasserreinigung" neben dem Kohlenstoff auch Stickstoff und Phosphat abgebaut bzw. elimi­ niert.

Insbesondere für die biologische Phosphatelimination muß ein ungestörter anaerober Prozeßphasenverlauf mit einer hohen Phosphatrücklösung gesichert werden, damit in der anschlie­ ßenden oxischen Phase eine vielfach höhere Phosphataufnahme stattfinden kann.

Die Praxis hat aber auch gezeigt, daß die Phosphatrücklösung in der Anaerobphase Ausmaße annehmen kann, die für die Phos­ phatelimination unnötig und einen erheblichen Verbrauch an metallischen Fällungsmitteln und/oder die Gefahr von über­ höhten Phosphatwerten im Ablauf der Kläranlage zur Folge haben kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Ver­ fahren zur biologischen Abwasserreinigung der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, wodurch überhöhte Phosphatwerte im Ablauf der Kläranlage vermieden werden und gleichzeitig der Verbrauch von metallischen Fällungsmitteln bis auf 0 gesenkt werden kann.

Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich da­ durch aus, daß zusätzlich zu den Trübungsgrenzwerten ein obe­ rer Grenzwert für den Phosphatgehalt des Abwasser-Belebt­ schlammgemisches eingestellt und die Belüftung, nachdem der Phosphatgehalt den eingestellten Phosphatgrenzwert über­ schritten hat, unabhängig von den Trübungswerten eingeschal­ tet wird.

Dadurch ist es in der Technik der biologischen und chemischen Phosphatelimination erstmals möglich, die Phosphatbeseiti­ gung unter Berücksichtigung von Ablaufwerten der Nachklärung ohne Fällungsmittel durchzuführen. Die Phosphatrücklösung kann bei jeder beliebigen Höhe der Phosphatwerte (mgP04-P/l) durch Einschalten der Belüftung beendet werden, bevor der Trübungsgrenzwert "MAX" erreicht wird.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann somit mit einem MIN-Wert der Trübung und mit einem MAX-Wert der Trübung oder des Phosphats geregelt werden.

In weiterer vorteilhafter Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dem Belebungsbecken in Ab­ hängigkeit von den Trübungs- und/oder Phosphatwerten wasser­ lösliche organische Verbindungen, beispielsweise Essigsäure, dosiert zuzugeben. Dadurch können die Stickstoff- und Phos­ phoreliminationen zusätzlich gesteigert und das Abfließen von Nitratkonzentrationen und Phosphatgehalten so weitgehend vermieden werden, daß keine chemischen, die Umwelt belasten­ den Fällmittel eingesetzt werden müssen.

Weitere, das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft gestal­ tende Merkmale sind in den Unteransrpüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Beispiel des Kurvenverlaufs von Trübungs- und Phosphatwerten dargestellt und nachstehend erläutert.

Das Diagramm zeigt die Trübungswerte (ppm) und die Phosphat­ werte (mgP/l) als Funktionen der Zeit. Die Gebläseausschalt­ punkte sind mit A1, A2, A3 . . . und die Einschaltpunkte mit E1, E2 . . . bezeichnet.

Nach dem Ausschalten der Belüftung im Punkt A1 beginnt un­ terhalb des Grenzwertes MIN Trübung in der anoxischen Phase die Veratmung der Nitrate. Der Phosphatgehalt liegt in einem niedrigen Bereich, vermehrt bei 0 mgP/l. Nach vollständiger Veratmung der Nitrate beginnt die anaerobe Phase mit anstei­ gender Trübung und mit der Rücklösung der Phospate.

Im Punkt E1, also nach dem Überschreiten des oberen Trübungs­ grenzwertes MAX, schaltet sich die Belüftung ein. Es beginnt die oxische Phase. Mit der oxischen Phase ist der Kohlen­ stoffabbau, die Oxydation des Ammoniums zum Nitrat und die Aufnahme des Phosphats in die Bakterien verbunden. Dabei nimmt die Trübung ab, die Trübungskurve senkt sich von MAX nach MIN, und der Phosphatgehalt senkt sich wieder auf nahe 0 mgP/l, ohne seinen Grenzwert erreicht zu haben.

Sobald die Trübungskurve ihren unteren Umkehrpunkt unterhalb des unteren Trübungsgrenzwertes MIN beim Schaltpunkt A2 er­ reicht hat, werden die Gebläse erneut ausgeschaltet. In der anaeroben Phase nach A2 erreicht die Phosphatrücklösung je­ doch den Phosphat-Grenzwert bevor die Trübung ihren oberen wert MAX erreicht hat. In diesem Fall wird die Belüftung eingeschaltet, sobald die Rücklösungskurve ihren oberen Grenzwert bei E2 erreicht hat. Die Phosphatkurve schaltet also dann die Lüftung ein, wenn ihr Grenzwert überschritten wird, bevor die Trübung ihren oberen Grenzwert MAX erreicht hat. Dadurch wird vermieden, daß die Phosphatrücklösung mit dem zwangsläufigen Anstieg von Phosphat im Belebungsbecken und auch im Nachklärbecken unnötig weiterläuft, bis der Trübungswert seinen oberen Grenzwert MAX erreicht hat. Der Einschaltpunkt E2 wirkt sich also wie E1 aus.

Zur weiteren Steigerung der Phosphatelimination kann dem Bele­ bungsbecken eine geeignete wasserlösliche organische Verbin­ dung, beispielsweise Essigsäure zudosiert werden. Die Dosier­ phase liegt am Ende der anaeroben Prozeßphase und beginnt nach dem Überschreiten des MAX-Trübungsgrenzwertes und endet mit dem Einschalten der Sauerstoffzufuhr bei E1. Die Zugabe kann aber auch dann erfolgen, wenn die Phosphatkurve ihren oberen Grenzwert überschritten hat und sich dem Einschalt­ punkt E2 nähert. Die Dosierphase endet auch hierbei mit dem Einschalten der Gebläse. Die wasserlösliche organische Ver­ bindung wird also immer dann zugegeben, wenn eine der beiden Kurven ihren zugehörigen eingestellten Grenzwert überschrit­ ten hat und sich dem Gebläseeinschaltwert nähert.

Claims (8)

1. Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels Be­ lebtschlamm einschl. der biologischen Elimination von Stick­ stoffverbindungen und Phosphat mit geregelten, sich periodisch wiederholenden, nicht gleichzeitig ablaufenden oxischen, an­ oxischen und anaeroben Prozeßphasen, wobei die Regelung dieser Prozeßphasen in Abhängigkeit von gemessenen Trübungswerten der Klarwasserfraktion des Abwasser-Belebtschlammgemisches aus dem Belebtschlammbecken dadurch vorgenommen wird, daß zwischen zwei auf einem Grenzwertgeber eingestellten Trübungswerten "MAXIMUM" und "MINIMUM" der Betrieb von Gebläsen zum Eintra­ gen von Luftsauerstoff in das Abwasser-Belebtschlammgemisch so gesteuert wird, daß die drei Prozeßphasen in der richti­ gen Reihenfolge ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­ lich zu den Trübungsgrenzwerten ein oberer Grenzwert für den Phosphatgehalt des Abwasser-Belebtschlammgemisches auf dem Grenzwertgeber eingestellt und die Belüftung, nachdem der Phos­ phatgehalt den eingestellten Phosphatgrenzwert überschritten hat, unabhängig von den Trübungswerten eingeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftung nach dem Überschreiten des eingestellten Phos­ phatgrenzwertes ein- und beim Unterschreiten des Trü­ bungsgrenzwertes abgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch Messungen der Trübungs- und Phosphatwerte eines vom Belebtschlamm befreiten Teils des Abwassers die Grenzwerte festgestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von Belebtschlammflocken zu befreiende Teil des Abwassers dem Belebungsbecken entnommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trübungs- und Phosphatwerte in einem By­ pass zum Belebungsbecken ermittelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Belebungsbecken in Abhängigkeit von den Trübungs- und/oder Phosphatwerten wasserlösliche organische Verbindungen dosiert zugegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlösliche organische Verbindungen Fettsäuren oder deren Salze zugegeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wasserlöslichen organischen Verbindungen vor dem Einschalten und/oder nach dem Abschalten der Sauer­ stoffzufuhr in das Belebungsbecken gegehen werden.